产品结构设计注意事项(二)

阅读:18 更新时间:2020-08-24 09:01

继续来聊一下产品结构设计。上篇讲到注塑件在模具里需要能够取出来,很多产品内部又需要装上器件,所以产品的壳体会需要被分成一块一块的。因此结构设计的很大一部分内容,是固定设计。壳体之间的固定,壳体与内部器件的固定,这两项是结构设计中很大一块工作内容。

塑料件结构设计从产品角度讲,就是要做到固定牢靠,不与内部器件发生干涉,不会难以组装这些点。固定牢靠和易组装是主要需要考虑的点。从专业的结构设计工程师角度讲会有很多知识点,我们不讲这些复杂的,只简单的讲一些原理。做结构设计首先需要把内部器件固定好,不然一个产品内部器件晃荡晃荡,摇两下就坏了。固定好这件事包含两个方面,第一是固定的位置合适,不然内部器件和壳体上的口对不起来,产品就没法使用了,所以我们需要把器件定位在壳体上一个正确的位置,这一部分工作叫定位设计。定位么,跟卫星定位一样,就是需要告诉器件,你该待在XYZ三个轴的哪个数值上。那如何告诉器件这些数据呢?一般做法是通过定位柱,塑料件上长两个定位柱,穿过器件上的定位孔就好了。然后再加一些支撑器件的结构,那器件在XYZ三个方向上的位置就被定位好了。然后我们需要把器件固定牢。前一步只是把器件定好位置,还需要在这一步把器件钉在壳体上。方式有很多,怎么牢固怎么来,比如打螺丝,几个螺丝一打就把器件固定在壳子上了。其他还能通过前后壳体的压紧,壳体四周的围框等方式将器件固定。有些初学者会把定位和固定搞混,比如觉得两个孔打上螺丝即是定位又是固定。其实不是,打螺丝只是固定的方式,因为打螺丝本身可能造成歪斜,如果器件没有定位方式,打着打着螺丝,器件位置就发生偏移了。所以正确的做法是,通过专门的结构定位器件,器件孔和螺丝的间隙需要留大,防止螺丝打歪了把器件拉偏,螺丝只起压紧固定的作用。

然后就是要考虑器件和壳体间固定间隙的事情了。零件都存在尺寸公差,如果没有留间隙的话,无论是零件尺寸偏大还是壳体尺寸偏小,都有可能造成器件装不进去,所以设计上需要留装配间隙。间隙的具体数值,实际上跟零件尺寸公差带、壳体尺寸公差带,以及对应的CPK值有关系。举个例子,一个器件设计尺寸是10mm,公差是+-0.2,也就是一批器件里面,最大的10.2mm,最小的9.8mm。假设我们设计时将对应的固定孔尺寸做成,10mm,如果这个孔尺寸的公差也是+-0.2,也就是最大孔10.2mm,最小孔9.8mm,如果来的器件尺寸都是偏大的10.2,壳体尺寸又都是偏小的9.8,那就装不进去了。从绝对值角度讲,我们如果将孔尺寸设计成10.4,公差还是+-0.2,那最小也有10.2mm,就算器件尺寸有10.2也能装的下,也就是设计上孔比器件尺寸大0.4,即器件周圈与孔有0.2mm的间隙就能避免装不进去的问题。但如果留这么大间隙,器件定位精度上又会有比较大的公差,有些情况下是不允许的,这时候我们就要考虑相关尺寸的CPK值。什么是CPK,感兴趣的可以自行百度,大体上的意思就是,比如上述器件设计值是10,公差是+-0.2,那到底尺寸是怎么分布的,比较好的状态是99%以上尺寸都在9.9~10.1之间,这种情况下,我们可以接受1%的不良率,壳体对应固定孔的设计值做成10.2就够了,CPK值考察的就是批量情况下实际零件尺寸与设计值的关系。

以上这些看不懂也没关系,我们可以直接记住结论,现在注塑件产品的精度水平已经都挺高,注塑件结构设计时,定位结构与零件的装配间隙一般留0.1mm就够了。

器件和壳体之间没有定位关系的地方,间隙当然越大越好,结构设计一定要大气,不要在没必要的地方把间隙做的太小,不然万一尺寸出现问题,就是给自己找麻烦了。如果产品内部空间实在太小,那间隙也至少要在0.3mm以上,这样即使塑料壳体或者器件的尺寸精度控制的并不太好,也不至于发生干涉装不进去的情况。

结构设计的很大一部分内容,就是这样考虑器件的固定问题,做好定位,留好装配间隙,固定牢靠。


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